периклазошпинелидный огнеупор
Классы МПК: | C04B35/043 огнеупоры из зернистых смесей C04B35/047 содержащие оксид хрома или хромовую руду |
Автор(ы): | Савченко Ю.И., Шубин В.И. |
Патентообладатель(и): | ООО Научно-производственное объединение "Уралбетон" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-01-05 публикация патента:
20.12.1999 |
Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления периклазошпинелидных огнеупоров (ПШО), предназначенных для футеровки металлургических агрегатов, цементных вращающихся печей, а также тепловых агрегатов других отраслей промышленности, ПШО содержит, мас.%: периклаз 37-75; феррихромпикотит 15-45; монтичеллит 3-6; магнезиоферрит 2-4; форстерит 2-4; борсиликатная фаза с содержанием В2О3 9,0-12 мас. % 2-5. Наличие в ПШО борсиликатной стеклофазы обеспечивает повышение качества за счет повышения коррозионной устойчивости к реагентам высокой основности, в частности шлакам кислородно-конвертерного производства стали и портландцементному клинкеру. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Периклазошпинелидный огнеупор, включающий периклаз, феррихромпикотит, монтичеллит, магнезиоферрит и форстерит, отличающийся тем, что он дополнительно содержит борсиликатную стеклофазу, содержание оксида бора в которой составляет 9 - 12 мас.%, при следующем соотношении минеральных фаз, мас.%:Периклаз - 37 - 75
Феррихромпикотит - 15 - 45
Монтичеллит - 3 - 6
Магнезиоферрит - 2 - 4
Форстерит - 2 - 4
Указанная стеклофаза - 2 - 5
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления периклазошпинелидных огнеупоров, предназначенных для футеровки металлургических агрегатов, цементных вращающихся печей, а также тепловых агрегатов других отраслей промышленности. Известен безобжиговый периклазошпинелидный огнеупор, изготовляемый из огнеупорной массы, содержащей, мас.%: магнезит фракции менее 5 мм 40-65, тонкомолотый магнезит фракции менее 0,088 мм 20-35, хромит фракции 0,5-3 мм 12,5-24, триполифосфат натрия 2,0-2,5, буру 0,5-1,5 (а. с. СССР N 709596, М. Кл. C 04 B 35/04, 1976). Фазовый состав известного огнеупора представлен, в основном, периклазом, хромшпинелидом, силикатами и стеклофазой системы P2O5-B2O3-SiO2, содержание которой в структуре огнеупора превышает 10%. Прочность известного огнеупора не достигает 30 Н/мм2, что ниже значений, регламентированных современными стандартами для периклазохромитовых изделий. Присутствие в огнеупоре большого количества легкоплавких включений значительно снижает химическую устойчивость футеровок к реагентам высокой основности: металлургическим шлакам и цементному клинкеру. Наиболее близким к изобретению является периклазошпинелидный огнеупор, включающий периклаз 38-75, феррихромпикотит 17-45, монтичеллит 3-8, магнезиоферрит 3-5, форстерит 2-4 (а. с. СССР N 1655951, М. Кл. C 04 B 35/04, 1989). Известный огнеупор предназначен для футеровки сводов мартеновских и электросталеплавильных печей, зоны спекания цементных вращающихся печей. Недостатком известного огнеупора является относительно низкая коррозионная стойкость к реагентам с основностью более 2,7, например к шлакам кислородно-конвертерного производства стали и цементному клинкеру. Высокоосновные соединения кальция, присутствующие в большом количестве в указанных реагентах, активно взаимодействуют с силикатными фазами огнеупора с образованием двухкальциевого силиката, в основном, в форме![периклазошпинелидный огнеупор, патент № 2142926](/images/patents/329/2142029/946.gif)
![периклазошпинелидный огнеупор, патент № 2142926](/images/patents/329/2142029/946.gif)
![периклазошпинелидный огнеупор, патент № 2142926](/images/patents/329/2142029/946.gif)
![периклазошпинелидный огнеупор, патент № 2142926](/images/patents/329/2142357/8592.gif)
![периклазошпинелидный огнеупор, патент № 2142926](/images/patents/329/2142029/8594.gif)
![периклазошпинелидный огнеупор, патент № 2142926](/images/patents/329/2142070/947.gif)
Периклаз - 37-75
Феррихромпикотит - 15 - 45
Монтичеллит - 3 - 6
Магнезиоферрит - 2 - 4
Форстерит - 2 - 4
Указанная стеклофаза - 2 - 5
В процессе обжига огнеупора борсиликатная стеклофаза равномерно распространяется по поверхности кристаллических фаз, заполняя поры и уплотняя структуру. Одновременно с этим происходит насыщение стеклофазы (до 70-80 мас.%) высокоогнеупорными кристаллитами периклаза и соединений на его основе, которые значительно повышают вязкость и огнеупорность стеклофазы. При воздействии реагентов высокой основности образующийся в структуре огнеупора C2S, благодаря присутствию указанной стеклофазы, стабилизируется в высокотемпературной
![периклазошпинелидный огнеупор, патент № 2142926](/images/patents/329/2142029/946.gif)
![периклазошпинелидный огнеупор, патент № 2142926](/images/patents/329/2142029/946.gif)
![периклазошпинелидный огнеупор, патент № 2142926](/images/patents/329/2142029/946.gif)
спеченный периклазовый порошок с содержанием, мас.%: MgO 92,2; CaO 2,6; SiO2 3,3; Fe2O3 1,9;
хромалюможелезистый концентрат с содержанием, мас.%: Cr2O3 37,4; Al2O3 19,6; Fe2O3+FeO 19,1; MgO 14,2; SiO2 5,8; CaO 1,9;
борную кислоту с содержанием В2O3 56,02 мас.% (могут быть использованы другие борсодержащие соединения). Шихту для изготовления периклазошпинелидных огнеупоров по изобретению готовили путем смешения зернистых компонентов: периклазового порошка фракции 3-0 мм и хромалюможелезистого концентрата фракции 3-0 мм, с тонкомолотой смесью фракции менее 0,063 мм периклаза с борной кислотой или с тонкомолотой смесью периклаза, хромалюможелезистого концентрата и борной кислоты. Помол тонкомолотой смеси осуществляли в трубомельнице, причем порошкообразную борную кислоту подавали в мельницу микропорциями совместно с периклазом (пример 2) или периклазом и хромалюможелезистым концентратом (примеры 1, 3-5) с цикличностью 5-15 с при постоянной синхронизации соотношения измельчаемых компонентов. Указанный режим приготовления смеси обеспечивает гомогенное распределение борсиликатной стеклофазы в структуре периклазошпинелидного огнеупора и максимальную степень насыщения стеклофазы высокоогнеупорными кристаллитами. Составы шихт приведены в таблице 1. Полученные шихты увлажняли раствором лигносульфоната технического плотностью 1,22 г/см3 в количестве 5-6 мас.% (сверх 100%). Образцы огнеупоров прессовали под давлением 100 Н/мм2 и обжигали в туннельной печи при температуре 1620oC с выдержкой при конечной температуре в течение 3 часов. Фазовый состав периклазошпинелидных огнеупоров, определенный путем петрографического анализа, представлен в таблице 2, где также приведены свойства огнеупоров. Открытую пористость, прочность при сжатии и термостойкость определяли по стандартным методикам. Шлакоустойчивость определяли динамическим методом при температуре 1500oC: изделия помещали в конвертерный шлак, состава, мас.%: SiO2 12,7; Al2O3 3,7; CaO 50,4; MgO 5,2; Fe2O3 + FeO 3,7; MnO 3,7; Sобщ 0,05 (основность шлака по соотношению CaO/SiO2 - 4,0) и вращали со скоростью 200 об/мин в течение 15 мин. Затем вычисляли коэффициент шлакоразъедания путем нахождения отношения объема разрушенной шлаком части изделий к его исходному объему. Как видно из таблицы 2, периклазошпинелидные огнеупоры известного состава подвержены большей шлаковой коррозии по сравнению с огнеупорами по изобретению. Положительное влияние борсиликатного стекла на повышение шлакоустойчивости периклазошпинелидных огнеупоров особенно наглядно показывает сопоставление сходных по минеральному составу примеров выполнения 1 и 7 (коэффициент шлакоразъедания снизился с 14,6% до 8,2%), а также примеров 5 и 6 (с 10,2% до 7,4%). Для определения клинкероустойчивости в промышленных условиях были изготовлены огнеупорные изделия составов 1-7 размерами 230х150х65 мм, которые были установлены в зоне спекания цементной печи диаметром 5 и длиной 185 м участками протяженностью по 2 м каждый по периметру печи. После 237 суток эксплуатации печь была остановлена на ремонт, и производился замер средней остаточной толщины футеровки на каждом из участков. Основной причиной износа огнеупоров, сходных по минеральному составу и близких по основным физико-керамическим свойствам, явилась химическая коррозия при взаимодействии с портландцементным клинкером. Состав портландцементного клинкера, мас.%: CaO 66,25; SiO2 22,40; Al2O3 4,60; Fe2O3 4,50; R2O 0,75; MgO 0,80; SO3 0,70. В соответствии с этим, клинкероустойчивость периклазошпинелидных огнеупоров оценивали по относительному коэффициенту клинкероустойчивости, который определяли как отношение исходной толщины футеровки к средней остаточной толщине после службы. Сравнение приведенных в таблице 2 значений указанного коэффициента показывает, что периклазошпинелидные огнеупоры по изобретению более устойчивы к воздействию цементного клинкера, чем известные. Это подтверждает также анализ структуры рабочей зоны огнеупоров после службы. Для составов 6-7 характерна рыхлая структура зоны с открытой пористостью более 40%, при этом мощность зоны составила 15-20 мм. У огнеупоров предлагаемого минерального состава (примеры 1-5) рабочая зона плотной структуры с открытой пористостью 12-20%, мощность зоны 3-8 мм. Таким образом, периклазошпинелидные огнеупоры по изобретению обладают высокой коррозионной устойчивостью к реагентам высокой основности при сохранении требуемого уровня основных физико-керамических показателей.
Класс C04B35/043 огнеупоры из зернистых смесей
Класс C04B35/047 содержащие оксид хрома или хромовую руду
периклазошпинелидный огнеупор - патент 2348592 (10.03.2009) | |
торкрет-масса - патент 2271346 (10.03.2006) | |
магнезиально-шпинелидный огнеупор - патент 2198859 (20.02.2003) |